JP5689499B2 - 防錆機能を有するワイヤ放電加工機 - Google Patents

Description

本発明は、被加工物を防錆するワイヤ放電加工機に関する。

加工液に水を使用するワイヤ放電加工機では、被加工物が水に接するため錆びないようにする必要がある。特許文献１、特許文献２のように、加工液を介して被加工物と対向させた防食電極を設置し、被加工物と防食電極間に外部電源から被加工物を陰極、防食電極を正極として電圧を印加することによって被加工物を防錆する方法が知られている。

特開平５−２２０６１８号公報 特許第３７０８０８７号号公報

上記のように被加工物と防食電極に電圧を印加して被加工物を防食する場合、防食電極から供給される電流が、所定の値よりも被加工物の電流密度が小さいと、充分に防食が達成できず、また、電流密度が大きすぎると、防食電極の短寿命化や、水素の発生によって、被加工物が劣化する等の問題があることがわかった。よって、電流密度の制御を行わない場合、被加工物の大きさによっては充分に防食（防錆）ができなくなる。ここで、電流密度とは、防錆電源から供給される電流の電流値を被加工物の表面積に関連する物理量で除算した値である。
そこで、本発明の目的は、被加工物と防食電極間に印加する電圧値を変化させて、被加工物に対する電流密度を一定に制御する防錆機能を備えたワイヤ放電加工機を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、被加工物と工具電極を加工液を介して対向させ前記被加工物と前記工具電極の間に電圧を印加して加工を行うと共に、前記被加工物と前記加工液内に設置した防食電極との間に電圧を印加する防食電源部を備えた放電加工機において、前記被加工物に流入する電流に基づく電流密度を一定にするように前記防食電源部の印加電圧を変更する防食電源電圧値変更部を備えたことを特徴とする放電加工機である。
請求項２に係る発明は、防食電源部から被加工物に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流と被加工物の表面積に応じた基準電流値とを比較し、前記電流が前記基準電流値よりも大きいときに印加電圧を小さくし、前記電流が前記基準電流値よりも小さいときに印加電圧を大きくすることで電流密度を一定にする防食電源電圧値変更部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の放電加工機である。
請求項３に係る発明は、前記電流密度の値が所定の範囲に入らないときに警告を表示する警告表示部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の放電加工機である。

本発明により、被加工物と防食電極間に印加する電圧値を変化させて、被加工物に対する電流密度を一定に制御する防錆機能を備えたワイヤ放電加工機を提供できる。

被加工物の表面積と基準電流値との関係を説明する図である。 ワイヤ電極とテーブルに置かれた被加工物との間に加工電源を備えたワイヤ放電加工機を説明する図である。 外部信号によって電圧値を変更できる直流電源を用意し、制御装置からの信号によって電圧値を変える方法を説明する図である。 直流電源や複数の抵抗を用意し、制御装置からの信号によってスイッチを切り替えて電圧値を変更する方法を説明する図である。 本発明の実施形態を説明する図である。

本発明に係る防錆のための防食電源の制御のフローを説明する図である。 図６の制御のフローにおいて警告処理のステップを含むフローを説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
まず、本発明における電流密度について説明する。電流密度とは、防食電源から供給される電流の電流値を被加工物の表面積に関連する物理量で除算した値である。発明が解決しようとする課題で説明したように、被加工物と防食電極に電圧を印加して被加工物を防食する場合、所定の値よりも被加工物の電流密度が小さいと、充分に防食が達成できず、また、電流密度が大きすぎると、防食電極の短寿命化や、水素の発生によって、被加工物が劣化する等の問題がある。よって、放電加工において、防食電源から供給される防錆のための電流密度を所定の値に一定になるように電流密度の制御を行わない場合、被加工物の大きさ（表面積）によっては充分に防食（防錆）ができなくなる。

そこで、電流密度が一定となる制御を行うためには、被加工物の表面積に比例した電流を防食電源から供給する必要がある。防食電源から供給する電流の電流値をここでは基準電流値という。図１は被加工物の表面積と基準電流値との関係を説明する図である。図１において、Ｉｓは電流密度が所定の値で一定の場合、Ｉｓ１は電流密度が所定の値よりやや小さい場合、Ｉｓ２は電流密度が所定の値よりやや大きい場合の被加工物の表面積と基準電流値との関係を示している。本発明の防食電流の制御はＩｓ１とＩｓ２の間に収まるように制御する。なお、基準電流値と被加工物の表面積の関係のグラフは、被加工物の材質に応じて複数用意し、ワイヤ放電加工機の制御装置のメモリに格納しておいてもよい。

図２のように、ワイヤ電極２とテーブル９に置かれた被加工物１との間に加工電源３を備えたワイヤ放電加工機において、被加工物１と対向させて加工槽４内に防食電極５を配置し、被加工物１が陰極、防食電極５が正極となるように被加工物１と防食電極５の間に電圧を印加する電圧可変の防食電源６と、被加工物１と防食電極５間に流れる電流１０の値を検出する電流検出部７と、検出した電流値が被加工物１の表面積に応じた電流になるように防食電源６の電圧値を変更する指令を送る制御装置８を備えた構成となる。電流検出部７によって被加工物１と防食電極５間に流れる電流１０を検出し、被加工物１の表面積に応じた電流値になるように防食電源の電圧値を制御することで電流密度を所定の値にすることができる。なお、制御装置８は電流密度が一定値に制御できない場合に表示する警告表示部８ａを備えている。

防食電源の電圧値の変更方法は、図３のように外部信号から電圧値を変更できる直流電源を用意し制御装置８からの信号によって可変直流電源６ａの電圧値を変える方法や、図４のように直流電源６ｃや抵抗６ｄを複数用意し、制御装置８からの信号によってスイッチ（６ｅ，６ｆ）を切り替えて電圧値を変える方法がある。なお、図３においてスイッチ６ｂは、防食電源６から防食電極５と被加工物１の間に電圧を印加するのを切断するスイッチである。また、図４におけるスイッチ６ｇは、防食電源６から防食電極５と被加工物１の間に電圧を印加するのを切断するスイッチである。

図５に一実施形態を示す。外部信号から電圧値を変更できる可変直流電源からなる防食電源と被加工物間に電流検出用の抵抗を設け、抵抗両端の電圧から電流を検出し、図１に示された被加工物の表面積に応じた基準電流値と検出した電流値を制御装置で比較し、基準電流値よりも電流が小さければ可変直流電源の電圧値を大きくし、基準電流値よりも電流が大きければ可変直流電源の電圧値を小さくするように制御装置から信号を可変直流電源へ出力することによって被加工物の電流密度を一定にすることができる。

図６にフローチャートを示す。電流基準値はある範囲になるように下限値と上限値を設定している。上記のように防食電源からの電流を被加工物の表面積に応じた電流値に制御することで、電流密度を一定にでき、被加工物を安定して防錆することができる。基準電流値は被加工物の材質によって変えても良い。

以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＡ０１］所定の電流密度となるように表面積に応じた基準電流値Ｉｓ１と表面に応じた基準電流値Ｉｓ２とを取得する。表面積は被加工物の表面積に対応する値であって、加工プログラムに定義された値、あるいは、オペレータが入力した値を用いることができる。この表面積の値に応じて図１のグラフを記憶したメモリから基準電流値Ｉｓ１と基準電流値Ｉｓ２を取得する。
●［ステップＳＡ０２］防食電源の防食電圧を印加する。
●［ステップＳＡ０３］電流値を検出する。
●［ステップＳＡ０４］検出した電流値が、表面積に応じた基準電流値Ｉｓ１よりも小さいか否か判断し、小さい場合（ＹＥＳ）ステップＳＡ０５へ移行し、小さくない場合（ＮＯ）ステップＳＡ０６へ移行する。
●［ステップＳＡ０５］防食電源の電圧を上げ、ステップＳＡ０３へ戻る。
●［ステップＳＡ０６］検出した電流値が、表面積に応じた基準電流値Ｉｓ２よりも大きいか否か判断し、大きい場合（ＹＥＳ）ステップＳＡ０７へ移行し、大きくない場合（ＮＯ）ステップＳＡ０３へ戻る。
●［ステップＳＡ０７］防食電源の電圧を下げ、ステップＳＡ０３へ戻る。
なお、防食電源電圧を上げたり、下げたりする場合、所定の電圧幅で徐々に上げ、または、下げる制御を行うとよい。

図７は、図６の制御のフローにおいて警告処理のステップを含むフローを説明する図である。電流値が基準値よりも低ければ、防食電極の劣化やケーブルの断線等が考えられ、電流値が基準値よりも高ければ被加工物と防食電極の短絡等が考えられる。電流密度の値が所定の範囲に入らない時に警告を表示して、防食電極の劣化や防食電源部に問題があることを知ることができる。以下、各ステップに従って説明する。

以下、各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＢ０１］所定の電流密度となるように表面積に応じた基準電流値Ｉｓ１と表面に応じた基準電流値Ｉｓ２とを取得する。
●［ステップＳＢ０２］防食電源の防食電圧を印加する。
●［ステップＳＢ０３］タイマーをスタートする。
●［ステップＳＢ０４］電流値を検出する。
●［ステップＳＢ０５］検出した電流値が、表面積に応じた基準電流値Ｉｓ１よりも小さいか否か判断し、小さい場合（ＹＥＳ）ステップＳＢ０６へ移行し、小さくない場合（ＮＯ）ステップＳＢ０７へ移行する。
●［ステップＳＢ０６］防食電源の電圧を上げ、ステップＳＢ１０へ移行する。
●［ステップＳＢ０７］検出した電流値が、表面積に応じた基準電流値Ｉｓ２よりも大きいか否か判断し、大きい場合（ＹＥＳ）ステップＳＢ０９へ移行し、大きくない場合（ＮＯ）ステップＳＢ０８へ移行する。
●［ステップＳＢ０８］タイマーをオフするとともにタイマーをリセットし、ステップＳＢ０３へ戻る。
●［ステップＳＢ０９］防食電源の電圧を下げ、ステップＳＢ１０へ移行する。
●［ステップＳＢ１０］所定時間が経過したか否か判断し、所定時間が経過していない場合（ＮＯ）、ステップＳＢ０４へ戻り、所定時間が経過した場合（ＹＥＳ）、ステップＳＢ１１へ移行する。
●［ステップＳＢ１１］警告を表示する。
なお、防食電源電圧を上げたり、下げたりする場合、所定の電圧幅で徐々に上げ、または、下げる制御を行うとよい。

１ 被加工物
２ ワイヤ電極
３ 加工電源
４ 加工槽
５ 防食電極
６ 防食電源
６ａ 可変直流電源
６ｂ スイッチ
６ｃ 直流電源
６ｄ 抵抗
６ｅ スイッチ
６ｇ スイッチ
７ 電流検出部
８ 制御装置
８ａ 警告表示部
９ テーブル
１０ 電流

Claims (3)

1. 被加工物と工具電極を加工液を介して対向させ前記被加工物と前記工具電極の間に電圧を印加して加工を行うと共に、前記被加工物と前記加工液内に設置した防食電極との間に電圧を印加する防食電源部を備えた放電加工機において、
   前記被加工物に流入する電流に基づく電流密度を一定にするように前記防食電源部の印加電圧を変更する防食電源電圧値変更部を備えたことを特徴とする放電加工機。
2. 防食電源部から被加工物に流れる電流を検出する電流検出部と、
   前記電流と被加工物の表面積に応じた基準電流値とを比較し、前記電流が前記基準電流値よりも大きいときに印加電圧を小さくし、前記電流が前記基準電流値よりも小さいときに印加電圧を大きくすることで電流密度を一定にする防食電源電圧値変更部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の放電加工機。
3. 前記電流密度の値が所定の範囲に入らないときに警告を表示する警告表示部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の放電加工機。

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